Enquanto comiam comida um dia, os cientistas da Universidade de Chicago Bozhi Tian e Yin Fang começam a pensar no macarra£o - especificamente, em sua elasticidade. Uma especialidade de Xi'an, cidade natal de Tian na China, éo macarra£o de trigo esticado a  ma£o atéque se torne mastiga¡vel - forte e ela¡stico. Por que, os dois cientistas de materiais se perguntaram, eles não ficaram magros e fracos? 

Eles começam a experimentar, pedindo libras e libras de macarra£o no restaurante. "Eles ficaram muito desconfiados", disse Fang. "Acho que eles pensaram que quera­amos roubar seus segredos para abrir um restaurante rival". 

Mas o que eles estavam preparando era uma receita para tecido sintanãtico - que poderia imitar muito mais de perto a pele e os tecidos biola³gicos do que a tecnologia existente. 

"Acontece que os gra¢nulos de amido comum podem ser o ingrediente que falta para um composto que imita muitas das propriedades dos tecidos", disse Fang, pesquisador de pa³s-doutorado da UChicago e principal autor de um novo artigo publicado em 29 de janeiro na revista  Matter . "Achamos que isso pode mudar fundamentalmente a maneira como podemos fabricar materiais semelhantes a tecidos".

A inovação permite que o tecido sintanãtico se estique em várias direções, mas se cure e se defenda reorganizando suas estruturas internas - e éassim que a pele humana se protege. A descoberta poderia um dia levar a aplicações de roba³tica macia e implantes médicos a embalagens sustenta¡veis ​​de alimentos e biofiltração.

Como muitas das invenções da natureza, pele e tecido são feitos extraordina¡rios de engenharia que tem sido difa­ceis de imitar pelos humanos. Tian éum investigador lider nesta área, enfrentando esse problema, buscando construir interfaces entre tecidos biola³gicos e sistemas criados pelo homem.    

A maioria das opções atuais para tecidos sintanãticos pode gerenciar apenas uma ou duas das caracteri­sticas do tecido biola³gico: maleabilidade, mas não força, ou força, mas não autocura. 

Experimentando o macarra£o, os cientistas descobriram que a estrutura interna consistia em uma rede de glaºten repleta de gra¢nulos de amido. "Na verdade, parecia muito com tecido biola³gico", disse Fang, "porque o tecido consiste em uma matriz extracelular que suporta células individuais". 

O tecido sintanãtico égeralmente feito de uma malha de gel, que imita a estrutura da matriz extracelular - mas não contanãm um ana¡logo para as células. Mas os cientistas se perguntavam: e se as células fossem um componente importante da meca¢nica dos tecidos? 

Sim. O "tecido" não era apenas forte e flexa­vel, mas mudou depois de ter sido esticado - muito parecido com o que acontece quando vocêtreina seus maºsculos. "Este 'efeito memória', em particular, éextremamente difa­cil de replicar sinteticamente", disse Tian, ​​professor associado do Departamento de Quí­mica. 

A diferença crucial éa presença dos gra¢nulos de amido. Eles podem se deslocar levemente no lugar quando o material étensionado, e sua capacidade de se mover constantemente modifica a estrutura interna - permitindo que o "tecido" se deforme quando ele poderia quebrar. 

Suas ligações de hidrogaªnio, que podem se formar após serem quebradas, também permitem que o material se cure. "Enquanto eles ainda estiverem em contato fa­sico, esses va­nculos acabara£o se formando", disse Yin.

O conceito oferece possibilidades para várias aplicações. Fang, em particular, estãointeressado em usar o material para embalagens de alimentos. Laranjas ou bananas tem cascas que são compostas de uma matriz semelhante que absorve o impacto quando estãopulando em um caminha£o, mas outros alimentos não - e os componentes são biodegrada¡veis.

Os implantes médicos são outra área. A maioria precisa de componentes ra­gidos, como substituições de articulações, mas estes tendem a provocar inflamação no corpo humano. Tian explicou que uma das principais razões éque háuma incompatibilidade meca¢nica entre o tita¢nio ou aa§o duro e os tecidos moles do corpo; tecido sintanãtico pode servir como intermediário que facilita os sintomas. "Tambanãm precisamos desesperadamente de um órgão sintanãtico que possa filtrar seletivamente, como os rins humanos, e isso pode oferecer uma via para esse tipo de biofiltração", disse Tian.

Tian e Fang também podem imaginar o conceito útil na roba³tica leve, um campo emergente que permite que os robôs tenham habilidades que materiais duros não tem - como espremer em lugares pequenos ou agarrar objetos delicadamente.

"Existem tantas possibilidades", disse Fang. "Estamos realmente ansiosos para explorar com mais detalhes." 

"Este érealmente um novo a¢ngulo em biomimanãtica", disse Tian. “Geralmente neste campo estamos imitando a evolução natural. Mas vocêtambém pode imitar prática s humanas que evolua­ram - nesse caso, mais de mil anos produzindo macarra£o na China. ” 

Os professores da Universidade de Chicago, Heinrich Jaeger e Andrei Tokmakoff, também foram co-autores do estudo. Outros pesquisadores da UChicago no estudo foram os estudantes Endao Han (agora em Princeton), Yuanwen Jiang (agora em Stanford), Lingyuan Meng, Leah K. Roth, Jiuyun Shi, Jiangbo Wun; pesquisadores de pa³s-doutorado: Xin-Xing Zhang (agora na Universidade de Tecnologia de Dalian), Yiliang Lin, Xiang Gao e Jiping Yue; Chien-Min Kao e Chin-Tu Chen no Centro Manãdico da Universidade de Chicago; e o engenheiro Philip Griffin da Escola de Engenharia Molecular da Pritzker.

Jin Wang, Xiangui Xiao, Hua Zhou, Xiaobing Zuo, Qing Zhang, Miaoqi Chu, Qingteng Zhang, Ya Gao, Zhiyuan Ma e Zhang Jiang com a fonte de fa³tons avana§ados do Laborata³rio Nacional de Argonne também foram co-autores.

As instalações utilizadas inclua­am o NUANCE Center da Northwestern, o MRSEC da UChicago, o CryoCluster, a Advanced Photon Source e a National Synchrotron Light Source.